CN104213089A - 磁控溅射设备及磁控溅射方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁控溅射设备及磁控溅射方法，涉及磁控溅射技术领域，可检测到部分靶材是否被耗尽，从而能够根据实际情况对靶材进行更换，提高了靶材的实际利用率。该磁控溅射设备包括：一密封腔室以及设置于所述密封腔室中且相对设置的阳极和阴极，与所述阳极和阴极连接的电源。所述阴极包括与所述电源连接的导电背板；设置于所述导电背板靠近所述阳极一侧的靶材；设置于所述导电背板与所述靶材之间的绝缘层，所述靶材电连接于所述导电背板。

Description

磁控溅射设备及磁控溅射方法

技术领域

本发明涉及磁控溅射技术领域，尤其涉及一种磁控溅射设备及磁控溅射方法。

背景技术

磁控溅射作为一种镀膜方法，广泛应用在各个领域。例如，显示器中阵列基板的制作过程中，需要通过磁控溅射技术将金属膜沉积到基板上。具体地，磁控溅射设备包括阳极和阴极，其中阴极包括靶材，阳极上设置有基板，在阳极和阴极之间形成的电磁场作用下，荷能粒子轰击靶材，使靶材原子(或分子)从表面逸出并淀积在基板上形成薄膜。

然而，在磁控溅射技术中，在磁场强的地方等离子体浓度高，靶材消耗快，而在磁场较弱的地方等离子体浓度低，靶材消耗较慢，造成了靶材消耗不均匀，总有一部分靶材会先耗尽。当部分靶材被耗尽时，可能会造成基板上形成薄膜不均匀等问题。为防止部分靶材被耗尽带来的工艺影响及潜在的危险，靶材一般都要提前被换下。因此一般情况下，靶材在进行更换时都有一定的剩余，造成了靶材实际利用率低。

发明内容

本发明的实施例提供一种磁控溅射设备及磁控溅射方法，可检测到部分靶材是否被耗尽，从而能够根据实际情况对靶材进行更换，提高了靶材的实际利用率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明的实施例提供一种磁控溅射设备，包括：

一密封腔室以及设置于所述密封腔室中且相对设置的阳极和阴极，与所述阳极和阴极连接的电源；

所述阴极包括：与所述电源连接的导电背板；

设置于所述导电背板靠近所述阳极一侧的靶材；

设置于所述导电背板与所述靶材之间的绝缘层，所述靶材电连接于所述导电背板。

可选的，所述磁控溅射设备还包括检测装置，所述检测装置用于检测所述阳极与阴极之间的电压值或电流值。

可选的，所述靶材通过周边的导体材料连接于所述导电背板。

优选的，所述绝缘层对应于所述靶材的至少部分区域，所述靶材的至少部分区域包括磁控溅射设备中磁场不低于平均磁场的位置。

可选的，所述绝缘层为硅酸盐胶。

可选的，所述阳极靠近所述阴极的一侧设置有基台，所述基台用于固定待溅射的基板。

优选的，所述靶材为金属或金属氧化物。

本发明实施例提供了一种磁控溅射方法，应用于上述的磁控溅射设备，所述磁控溅射方法包括：

将待溅射基板设置于所述磁控溅射设备中阳极靠近阴极的一侧；

对所述磁控溅射设备中阳极和阴极所在的密封腔室抽真空；

在所述密封腔室中通入惰性气体；

开启所述磁控溅射设备中的电源，使所述阳极和阴极形成回路以进行溅射工艺；

在进行溅射工艺的同时检测所述阳极与阴极之间的电压值或电流值，当阳极与阴极之间的电压值或电流值突变时，输出警示信号兵停止溅射工艺。

进一步的，在所述磁控溅射设备输出警示信号并停止溅射工艺之后，更换所述磁控溅射设备的靶材。

本发明实施例提供一种磁控溅射设备及磁控溅射方法，通过检测阳极与阴极之间的电压值或电流值来判断是否需要更换靶材，当部分靶材耗尽，正电荷聚集在绝缘材料上并与阴极靶材上的负电荷中和发生放电现象，从而引起阳极与阴极之间的电压值或电流值突变，设备或相关工作人员根据电压值或电流值的突变进行更换靶材，避免了因靶材被提前更换造成的不必要的浪费，提高了靶材的实际利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种磁控溅射设备的结构示意图；

图2为图1中磁控溅射设备的部分靶材耗尽时的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种磁控溅射设备，包括一密封腔室以及设置于所述密封腔室中且相对设置的阳极1和阴极2，与阳极1和阴极2连接的电源3。阴极2包括与电源3连接的导电背板21，设置于导电背板21靠近阳极1一侧的靶材23，设置于导电背板21与靶材23之间的绝缘层22，靶材23电连接于导电背板21。

需要说明的是：电源3为阳极1和阴极2构成的回路提供直流的电压与电流。

值得说明的是：在磁控溅射技术中，在磁场强的地方等离子体浓度高，靶材23消耗快，而在磁场较弱的地方等离子体浓度低，靶材23消耗较慢，造成了靶材23消耗不均匀，总有靶材23的一部分会先耗尽。图2为靶材23的部分耗尽时的示意图。如图2所示，当靶材23的部分耗尽时，正电荷聚集在绝缘材料22上，并与靶材23上的负电荷中和发生放电现象，从而引起阳极1与阴极2之间的电压值与电流值突变。当阳极1与阴极2之间的电压值或电流值突变时，设备或相关工作人员进行更换靶材23。

其中，本发明中的导电背板21可以为铜背板，但这里不局限于铜背板，也可以为其他导电背板。

实施例提供的磁控溅射设备，通过在靶材与导电背板间设置绝缘层，使得当靶材的某个部位耗尽时，正电荷聚集在绝缘材料上并与靶材上的负电荷中和发生放电现象，从而导致阳极与阴极之间的电压值与电流值突变，设备或相关工作人员在阳极与阴极之间的电压值或电流值突变时进行更换靶材，避免了因靶材被提前更换造成的浪费，提高了靶材的实际利用率。

可选的，磁控溅射设备还包括，检测装置(图中未示出)，检测装置用于检测阳极1与阴极2之间的电压值或电流值。其中，检测装置可以集成在电源3中，也可以单做作为一个元器件连接在阳极1与阴极2和电源3形成的回路中，只要能够检测该回路中的电流或者电压即可。本发明中并不对检测装置采用何种形式做限定。

需要说明的是：当检测装置检测到阳极与阴极之间的电压值或电流值突变时，检测装置可以输出警示信号，设备或相关工作人员可以根据检测装置输出的警示信号进行更换靶材。其中，警示信号可以以某种特定的显示画面的形式输出在显示屏上，也可以以某种特定的声音输出在放大器上，也可以采用其它特定的形式进行输出，本发明并不局限于警示信号采用何种形式进行输出。

可选的，如图2所示，靶材23通过周边的导体材料24连接于导电背板21。

其中，上述已经介绍了由于在磁场强的地方等离子体浓度高，靶材23消耗快，而在磁场较弱的地方等离子体浓度低，靶材23消耗较慢，造成了靶材23消耗不均匀，总有靶材23的一部分会先耗尽。由于靶材23的某部分先耗尽，靶材23通过周边导体材料24链接于导电背板21，能够更好的实现靶材23的某部分在耗尽时正电荷不是落在导体材料24上，而是更大机率的聚集在绝缘材料22上。

可选的，绝缘层对应于所述靶材的至少部分区域，所述靶材的至少部分区域包括磁控溅射设备中磁场不低于平均磁场的位置，例如，位于靶材消耗率最高的位置。

需要说明的是：本发明中绝缘层位于靶材消耗最高的位置，这样当靶材消耗最高的位置上靶材耗尽时，正电荷聚集在了绝缘层上，并与未耗尽的靶材上的负电荷中和发生放电现象，进而引起电压值、电流值的突变。根据检测装置检测到电压值或电流值突变时进行更换靶材，避免了因靶材被提前更换造成的浪费，提高了靶材的实际利用率。

可选的，绝缘层22为硅酸盐胶。

其中，本发明中采用的绝缘材料22为硅酸盐胶，是因为硅酸盐胶不仅能使靶材23与导电背板21很好的粘结在一起，而且硅酸盐胶还具有环保、资源丰富、制备简单、耐热、耐久性等优点。但是，需要说明的是本发明绝缘层22采用硅酸盐胶但并不局限于硅酸盐胶，也可以采用其它胶黏剂作为绝缘层。

可选的，阳极靠近阴极的一侧设置有基台(图中未示出)，基台用于固定待溅射的基板。基台可以为玻璃板，使待溅射的基板可以放置在基台上，当阳极位于上方时，基台周围设置有固定结构，以使基板被悬挂固定。

可选的，靶材23为金属或金属氧化物。

其中，本发明采用直流溅射，直流溅射法要求靶材能够将从离子轰击过程中得到的正电荷传递给与其紧密接触的阴极，从而该方法只能溅射导体材料，不适于绝缘材料。本发明中的靶材为金属或金属氧化物这是因为金属或者金属氧化物属于导体材料。需要说明的是，本发明中的靶材采用金属或金属氧化物，但并不限于金属与金属氧化物，也可以使用其它导电的靶材。

本发明实施例提供一种磁控溅射方法，应用于上述实施例中的磁控溅射设备，磁控溅射方法包括：

101，将待溅射基板设置于所述磁控溅射设备中阳极靠近阴极的一侧。

102，对磁控溅射设备中阳极和阴极所在的密封腔室抽真空。

103，在密封腔室中通入惰性气体，例如氩气。

104，开启磁控溅射设备中的电源，使阳极和阴极形成回路以进行溅射工艺。

具体地，阳极和阴极之间形成电场，在电场的作用下靶材上的粒子会飞向基板以形成薄膜，具体的过程与现有的溅射工艺相同，在此不再赘述。

105，检测阳极与阴极之间的电压值或电流值，当阳极与阴极之间的电压值或电流值突变时，发出警示信号并停止溅射工艺。

如图2所示，当靶材的部分耗尽时，正电荷聚集在绝缘材料上，并与靶材上的负电荷中和发生放电现象，从而引起阳极与阴极之间的电压值与电流值突变。根据检测阳极与阴极间电压值或电流值是否突变，判断靶材的部分是否被耗尽。

106，在所述磁控溅射设备输出警示信号并停止溅射工艺之后，更换所述磁控溅射设备的靶材。

本发明实施例提供的磁控溅射方法，通过在溅射工艺过程中检测阳极与阴极之间的电压值或电流值来判断是否需要更换靶材，当靶材某部分耗尽，正电荷聚集在绝缘材料上并与靶材未耗尽部位上的负电荷中和发生放电现象，从而引起电压值、电流值突变，此时更换靶材，避免了因靶材被提前更换造成的浪费，从而提高了靶材的实际利用率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种磁控溅射设备，包括：一密封腔室以及设置于所述密封腔室中且相对设置的阳极和阴极，与所述阳极和阴极连接的电源，其特征在于，

所述阴极包括：

与所述电源连接的导电背板；

设置于所述导电背板靠近所述阳极一侧的靶材；

设置于所述导电背板与所述靶材之间的绝缘层，所述靶材电连接于所述导电背板。

2.根据权利要求1所述的磁控溅射设备，其特征在于，

还包括检测装置，所述检测装置用于检测所述阳极与阴极之间的电压值或电流值。

3.根据权利要求1或2所述的磁控溅射设备，其特征在于，

所述靶材通过周边的导体材料连接于所述导电背板。

4.根据权利要求1或2所述的磁控溅射设备，其特征在于，

所述绝缘层对应于所述靶材的至少部分区域，所述靶材的至少部分区域包括磁控溅射设备中磁场不低于平均磁场的位置。

5.根据权利要求1或2所述的磁控溅射设备，其特征在于，

所述绝缘层为硅酸盐胶。

6.根据权利要求1或2所述的磁控溅射设备，其特征在于，

所述阳极靠近所述阴极的一侧设置有基台，所述基台用于固定待溅射的基板。

7.根据权利要求1或2所述的磁控溅射设备，其特征在于，

所述靶材为金属或金属氧化物。

8.一种磁控溅射方法，应用于如权利要求1至7中任意一项所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述磁控溅射方法包括：

将待溅射基板设置于所述磁控溅射设备中阳极靠近阴极的一侧；

对所述磁控溅射设备中阳极和阴极所在的密封腔室抽真空；

在所述密封腔室中通入惰性气体；

开启所述磁控溅射设备中的电源，使所述阳极和阴极形成回路以进行溅射工艺；

在进行溅射工艺的同时检测所述阳极与阴极之间的电压值或电流值，当阳极与阴极之间的电压值或电流值突变时，输出警示信号并停止溅射工艺。

9.根据权利要求8所述的磁控溅射方法，其特征在于，在所述磁控溅射设备输出警示信号并停止溅射工艺之后，更换所述磁控溅射设备的靶材。